第八章 氧化还原反应

H2
EøH
/
H
=
2
0.0000
V
(四)标准电极电势的测定
如非金属氢化物 H2O、PH3 中 ， H 为+1 在金属氢化物 (如NaH、CaH2)中为－ 1。
(4) 离子化合物中，氧化数 = 离子电荷数
共价化合物中，氧化数 = 形式电荷数
(5) 离子总电荷数=各元素氧化数的代数和。
中性化合物，各元素氧化数的代数和为0。
例：
K2Cr2O7 Cr为+6 Fe3O4 中，Fe为+8/3 Na2S2O3中，S 为+2 Na2S4O6中， 平均为+ 2.5 (2个S 为0, 二个S为+5)
★氧化数(可为正或负、整数或分数)与化合价(只为 正整数)的区别与联系：二者有时相等，有时不等。
第二节 氧化还原反应方程式的配平
一、离子-电子法(半反应法) 二、氧化值法 原则：还原剂氧化值升高数和氧化剂氧化值降
低数相等(得失电子数目相等） (1) 写出化学反应方程式 (2) 确定有关元素氧化值升高及降低的数值 (3) 确定氧化值升高及降低的数值的最小公倍
Fe3+(1mol·L-1) ,Fe2+ (1 mol·L-1) Pt (+)
负极反应： H2
2H+ + 2e
正极反应： Fe3+ + e
Fe2+
电池反应(总反应) ： H2 + 2 Fe3+ = 2H+ + 2 Fe2+
要求：1. 题中给出电池符号，要能够写出电 极反应和总反应方程式。
例题：已知电池符号如下：
电极反应(或半电池反应) ∶
负极： Zn
Zn2+ + 2e （氧化反应）
正极： Cu2+ + 2e
Cu （还原反应）
电池反应(或总离子反应) ∶
Cu2+ + Zn
Cu + Zn2+
(由2个电极反应相加)
原电池是将氧化还原反应的化学能转变为电 能的装置。
2、原电池的表示方法— 电池符号 a、负极写在左边，正极写在右边 b、用∣表示不同物相之间的界面，用表示盐桥 c、同一相中的不同物质之间用，隔开。 d、加上不参与电极反应的惰性电极(如Pt，C(石墨)等)。
第三节 电极电势
一、原电池和电极电势 (一)原电池 1、原电池的组成与工作原理
定量表示氧化 剂、还原剂的 相对强弱
Zn + CuSO4 Cu + ZnSO4
直接反应∶产生热量，不能直接观察到电子转移； 原电池中∶产生电能，能观察到有电子转移。
铜-锌原电池示意图
工作状态的化学电池同时发生三个过程： ● 两个电极表面分别发生氧化反应和还原反应 ● 电子流过外电路 ● 离子流入电解质溶液
数。找出氧化剂、还原剂的系数。 (4) 核对，可用H+, OH–, H2O配平。
例1 配平As2S3 + HNO3—→H3AsO4 + NO + H2SO4
a、找出氧化值有改变的元素
+3 -2
+5
+5
+2
+6
As2S3 + HNO3 → H3AsO4 + NO + H2SO4
b、按最小公倍数法确定氧化剂和还原剂的系数
氧化值的定义∶元素一个原子的电荷数， 这种电荷数有时是人为地将成键电子指定 给电负性较大的原子而求得的。
氧化值经验规则∶
（1）单质中，元素的氧化值为零。 如∶H2 、 Cl2、 Fe 、 S8 、O2 、O3 （2）正常氧化物中，氧的氧化值为－2，
过氧化物 (如H2O2 和Na2O2)中O为－ 1， 超氧化物(如KO2)中O的氧化值为－ 0.5， 臭氧化物(如KO3)中O的氧化值为－ 1/3， 氟的氧化物(如OF2 )中O的氧化值为+2。 （3） H 一般为+1。
有电子得失的反应∶ 10 HClO3 + 3P4 = 10HCl + 12H3PO4
有电子对偏移的反应（电负性不同）∶ H2+Cl2 = 2HCl
氧化还原总是同时发生于一个反应之中。
氧化还原反应∶反应中有电子得失或电子对 偏移、有元素氧化值改变的反应。
二、氧化值（氧化数）
为判断和便于配平氧化还原反应，人为 地引入了氧化值的概念。
E电池= E+ E–
而单一半电池电极电势的绝对值无法测定。
为测定电极电势的相对值，采用标准氢电极作为 H / H2
比较标准，以测得其它电极的电极电势的相对值。
标准氢电极∶
298K，硫酸溶液中。
电极符号 电极反应 人为规定
Pt(s) H2(100kPa) H+ (1mol·L-1 )
2H+ + 2e
e、表示出相应的离子浓度或气体压力。
上述Cu-Zn原电池的电池符号∶
(－)ZnZn2+(c1/ mol·L-1) Cu2+(c2/mol·L-1) Cu(+)
电极符号∶ 负极 ZnZn2+(c1/ mol·L-1)
正极 Cu Cu2+(c2/mol·L-1 ) (可参见p129 电极的类型)
(－) Pt H2(p0 )H+(1mol·L-1)
AgCl/Ag
(二)电极电势的产生(了解)
电极电势 (电位) E的符号
E ø n+
M /M
E n+
M /M
Eø 标准态电极电势 E 非标准态电极电势
单 位：V
电池电动势E 的形成及符号
Eø= E+ ø E–ø
E = E+ E–
(三)标准氢电极
将任何2个半电池组成电池，都能测定电池的电 动势（如用电位差计）。
(2×2+3×8)，+28×3
+3 -2
+5
+5
+2
+6
3As2S3 + 28HNO3 → 6H3AsO4 + 28NO + 9H2SO4
O
－3×28
c、检查H个数，最后检查O个数。
（通过两边加H2O的方法）
3As2S3 + 28HNO3＋4H2O===6H3AsO4 + 28NO + 9H2SO4
氧化还原电对常用符号 氧化型/还原型 来表示。
对电极反应 MnO4－＋8H+ +5e
Mn2+ +4H2O
氧化还原电对为： MnO4-/Mn2+
MnO4－ + e
MnO42－ ， Cl2ຫໍສະໝຸດ Baidu+ 2e
2Cl－
MnO4-/MnO42－
Cl2/Cl－
Ag+ + e
Ag ，
AgCl + e
Ag+ Cl－
Ag+ /Ag
电池符号：(－) PtH2(p0 )H+(1 mol·L-1) Cl– (c mol·L-1) Cl2(p0 ) Pt(+)
写出该电池的电极反应方程式和总反应方程式
负极反应： H2
2H+ + 2e
正极反应： Cl2 + 2 e
2Cl–
总反应： H2 + Cl2 = 2H+ + 2Cl–
3、氧化还原电对